Manual de Yacimientos HALIBURTON

7/29/2019 Manual de Yacimientos HALIBURTON

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Recopilacin Tcnica

Ingeniera deYacimientos


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BSICO DE INGENIERA DE YACIMIENTOS

Contenido:

1. Introduccin Ingeniera de Yacimientos2. Conceptos Bsicos

2.1.Porosidad2.2.Saturacin2.3.Permeabilidad2.4.Compresibilidad2.5.Tensin Superficial- Presin Capilar2.6.Tortuosidad2.7.Razn de Movilidad

2.8.Propiedades de los Fluidos2.8.1.Solubilidad del Gas en el Petrleo (Rs)2.8.2.Factores Volumtricos de Formacin (Bo, Bg, Bt)

2.9.Clasificacin de Yacimientos en Base a los Hidrocarburos que Contienen2.10.Reservas de Hidrocarburos. Estimacin de Reservas.

3. Introduccin Geologa3.1.Geologa Estructural

3.1.1.Fallas3.1.2.Trampas3.1.3.Anticlinales, Sinclinales

3.2.Geologa Sedimentaria

3.2.1Ambientes Sedimentarios4. Registros Elctricos4.1.Tipos de Registros Elctricos4.2.Parmetros que se determinan mediante Registros Elctricos4.3.Interpretacin de Registros Elctricos

5. Anlisis de Pruebas de Pozos5.1.Resea Histrica5.2.Introduccin Bases Matemticas5.3.Radio de Investigacin5.4.Dao o Efecto Superficial (Skin)5.5.Almacenamiento Post- Flujo5.6. Diseo de una Prueba

5.7 . Tipos de Pruebas de Pozos5.8.Mtodos para Analizar Pruebas de Presin5.9.Modelos de Yacimientos5.10.Anlisis Nodal

6.Esfuerzos Multidisciplinarios, Estudios Integrados6.1.Gerencia de Yacimientos6.2.Caracterizacin de Yacimientos


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1. INTRODUCCIN A LA INGENIERA DE YACIMIENTOS

La ingeniera de yacimientos petrolferos ha surgido como un ramo altamente tcnico y definido

de la ingeniera de petrleo. Hoy en da son comunes las enormes inversiones en facilidades y

personal para la recuperacin (produccin) de petrleo y gas, basadas en estudios de yacimientos

y predicciones del comportamiento de los mismos.1

Las acumulaciones de gas y petrleo ocurren en trampas subterrneas formadas por

caractersticas estructurales, estratigrficas o ambas. Por fortuna, estas acumulaciones se

presentan en las partes ms porosas y permeables de los estratos, siendo stos principalmente

arenas, areniscas, calizas y dolomitas, con aberturas intergranulares o con espacios porosos

debidos a diaclasas, fracturas y efectos qumicos. Un yacimiento es aquella parte de una

trampa que contiene petrleo, gas o ambos como un solo sistema hidralico conectado.

Muchos yacimientos de hidrocarburos se hallan conectados hidralicamente a rocas llenas con

agua, denominados acuferos. Tambin muchos yacimientos se hallan localizados en grandes

cuencas sedimentarias y comparten un acufero en comn. En este caso , la produccin de fluidos

de un yacimiento causar la disminucin de presin en otros, por la intercomunicacin que existe

a travs del acufero. En ciertos casos, toda la trampa contiene petrleo y gas, y en este caso la

trampa y el yacimiento son uno mismo.

El desplazamiento de petrleo y gas a los pozos se logra por:

Expansin de Fluidos Desplazamiento de fluidos, natural o artificialmente

Drenaje Gravitacional

Cuando no existe un acufero, y no se inyecta fluido en el yacimiento, la recuperacin de

hidrocarburos se debe principalmente a la expansin de fluidos; sin embargo en el caso del

petrleo, la recuperacin puede ser influenciada considerablemente por drenaje gravitacional.

Cuando existe intrusin de agua del acufero o donde, en su lugar, se inyecta agua en pozos

seleccionados, la recuperacin se debe al mecanismo de desplazamiento, posiblemente ayudado

por drenaje gravitacional o expulsin capilar. Tambin se inyecta gas como fluido desplazante


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Introduccin a la Ingeniera de Yacimientos

para aumentar la recuperacin de petrleo, y tambin se emplea en operaciones de reciclo para

recuperar fluidos de condensado de gas. En muchos yacimientos los cuatro mecanismos de

recuperacin pueden funcionar simultneamente, pero generalmente slo uno o dos predominan.

Durante la vida productora de un yacimiento, el predominio de un mecanismo puede cambiar de

uno a otro, por razones naturales o como resultado de programas de ingeniera. Por ejemplo, un

yacimiento (sin acufero) puede producir inicialmente por expansin de fluidos. Cuando su

presin se haya agotado en gran extensin, la produccin a los pozos resultar principalmente

por drenaje gravitacional, y el fluido luego llevado a la superficie por bombas. An ms tarde se

puede inyectar agua en pozos determinados, para desplazar petrleo adicional a otros pozos. Tal

procedimiento se denomina comnmente recuperacin secundaria por inundacin con agua.1

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 10 20 30 40 50 60 70

%Factor de Recobro

%PresionOriginaldeYac

Expansion de Fluidos

Empuje de Gas

Expansin de Capa de Gas

Influjo de Agua

Drenaje Gravitacional

INFLUENCIA DE LOS MECANISMOS DE PRODUCCI N EN EL FACTOR DE RECOBRO

FIG.1 . COMPORTAMIENTO DE LA PRESIN CONTRA FACTOR DE RECOBRO CON LOSDISTINTOS MECANISMOS DE PRODUCCIN. NTESE QUE EL INFLUJO DE AGUA ES CON ELQUE SE OBTIENE MAYOR RECOBRO Y SOSTENIMIENTO DE LOS NIVELES DE ENERGA DELYACIMIENTO.2


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Introduccin a la Ingeniera de Yacimientos

Bajo las condiciones iniciales del yacimiento, los hidrocarburos se encuentran bien sea en estado

monofsico (una sola fase) o estado bifsico (dos fases). El estado monofsico puede ser lquido,

caso en el cual todo el gas presente est disuelto en el petrleo. Por consiguiente, habr que

calcular las reservas tanto de gas disuelto como de petrleo. Por otra parte, el estado monofsico

puede ser gaseoso. Si este estado gaseoso contiene hidrocarburos vaporizados, recuperables

como lquidos en la superficie, el yacimiento se denomina de condensado de gas o de destilado

de gas (nombre antiguo). En este caso habr que calcular las reservas de lquidos (condensado) y

las de gas. Cuando existe la acumulacin en estado bifsico, al estado de vapor se denomina capa

de gas y al estado lquido subyacente zona de petrleo. En este caso se debe calcular cuatro tipos

de reservas: gas libre, gas disuelto, petrleo en la zona de petrleo y lquido recuperable en la

capa de gas. Aunque los hidrocarburos in situ o en el yacimiento son cantidades fijas, las

reservas, es decir, la parte recuperable de gas condensado y petrleo in situ, depender del

mtodo de produccin del mismo.

El estudio de las propiedades de las rocas y su relacin con los fluidos que contienen en estado

esttico se denominapetrofsica. Las propiedades petrofsicas ms importantes de una roca son :

porosidad, permeabilidad, saturacin y distribucin de los fluidos, conductividad elctrica de los

fluidos y de la roca, estructura porosa y radioactividad. Despus de todo lo anterior podemos

definir entonces la ingeniera de yacimientos como la aplicacin de principios cientficos a los

problemas de drenaje que surgen durante el desarrollo y produccin de yacimientos de gas y

petrleo, vale decir tambin que es el arte de pertimitir una alta recuperacin econmica a travs

de las produccin ptima de los campos de hidrocarburos.1


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2. CONCEPTOS BSICOS DE INGENIERA DE YACIMIENTOS

2.1.POROSIDADLa porosidad es la fraccin del volumen bruto total de la roca que constituyen los espacios no

slidos, y est definido por:

%100

=Vb

VmVb ( 1)

=Porosidad Absoluta

Vb = Volumen Bruto

Vm =Volumen Matriz

Siendo el volumen poroso (Vp), la diferencia entre el volumen bruto y el de la matriz (Vb-Vm).

La porosidad generalmente se expresa en porcentaje.3

FIG.2 . SI OBSERVARAMOS LA ROCA A TRAVS DE UN MICROSCOPIO SE PODRA APRECIARLA POROSIDAD DE LA MISMA, QUE EN LA FIGURA ESTA REPRESENTANDA POR EL ESPACIODE COLOR TURQUESA, QUE ES LA PARTE NO SLIDA. LA MATRIZ O LA PARTE SLIDA ESTAREPRESENTADA EN COLOR MARRN, CABE DESTACAR QUE LA PARTE SLIDA ES LA QUEPREVALECE EN LA ROCA .


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Conceptos Bsicos

Clasificacin de la Porosidad

La porosidad se puede clasificar de dos maneras:

1. En base a su origen:

1.1.Original o Primario

1.2.Inducida o Secundaria

2. En base al volumen poroso considerado

2.1.Absoluta o Total: Fraccin del volumen total de la roca que no est ocupado por material

denso o matriz.

2.2.Efectiva: Fraccin del volumen total de la roca que esta compuesto por espacios porosos

que se hallan comunicados entre s.

La porosidad total siempre va a ser mayor o igual a la efectiva. Para el ingeniero de yacimientos

la porosidad ms importante es la efectiva, pues constituye los canales porosos interconectados,

lo que supone que puede haber importante saturaciones de hidrocarburos en dichos espacios.

La porosidad es considerada :

Muy Baja cuando es =< 5%

Baja cuando es >5% pero =10% pero =20% pero =30% 3

La porosidad mxima que se puede encontrar es de 47.6% , la cual solo se dara en un arreglo

cbico perfecto, tal como se describe a continuacin:


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Conceptos Bsicos

Si se aplica la ecuacin 1, donde el volumen poroso constituye la diferencia entre el volumen del

cubo menos el volumen de las esferas se tiene que:

( )

( )3

33

2

3

482

r

rr

= *100% = 47.6 % 3

Factores que Afectan la Porosidad

Escogimiento de los granos: Mientras los granos de la roca sean ms uniformes mayor ser la

porosidad.

Arreglo de los granos: La simetra influye en el valor de la porosidad, mientras menos

simetra exista ms afecta la porosidad.

Cementacin: Los granos estan pegados entre s mediante uuna cementacin natural que

por supuesto resta espacio poroso a ser ocupado por los hidrocarburos.

Presencia de Grietas y Cavidades: Son factores que favorecen la porosidad

Consolidacin: La presin de sobrecarga de un estrato crea acercamiento entre las rocas.

Mientras sea menor su efecto, mayor ser el valor de porosidad.

2rr = Radio de Esferas

8 Esferas1 Cubo

Vcubo=(2r)3 Vesferas=8*(4/3)*(pi)*r

3

FIG. 3 EN UN ARREGLO CBICO, 8 ESFERAS DENTRO DE UN CUBO, DONDE LAS ESFERASREPRESENTAN LA PARTE SLIDA, SE PUEDE OBTENER EL MXIMO DE POROSIDADESPERADO QUE ES DEL 47,6%


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Conceptos Bsicos

Mtodos para Determinar la Porosidad

Mediciones de laboratorio, aplicados a muestras de ncleos, y utilizando instrumentos especiales

(i.e. porosmetro de Ruska):

Volumen Total

Volumen de granos

Volumen poroso efectivo

Mediciones en sitio, es decir en los pozos, mediante los registros elctricos.

2.2.SATURACIN

La saturacin es el porcentaje de un fluido ocupado en el espacio poroso, y est definido como:

%100=Vp

VfSfluido (2)

Sfluido= Porcentaje del Fluido que satura el espacio poroso

Vf= Volumen del Fluido dentro del espacio poroso

Vp= Volumen Poroso

Si consideramos que bsicamente el volumen poroso de una roca que contiene hidrocarburos,

esta saturada con petrleo, gas y agua tenemos que:

1=++ SgSoSw (3)

Sw=Saturacin de AguaSo=Saturacin de Petrleo

Sg=Saturacin de Gas 3


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Conceptos Bsicos

2.3.PERMEABILIDAD

La permeabilidad es la facultad que tiene la roca para permitir que los fluidos se muevan a travs

de los espacios porosos interconectados, se tiene, por medio deLa Ley de Darcyque 3:

PA

LqK

= (4)

K= Permeabilidad (Darcys)= Viscosidad en la direccin de recorrido del fluido (cps)

L= Distancia que recorre el fluido

A=Seccin transversal (cm2)h

P = Diferencia de Presin (atm) (P2 P1)

q= Tasa de produccin (cm3/s)

Unidades de la PermeabilidadLa unidad de la permeabilidad es el Darcy. Se dice que una roca tiene una permeabilidad de un

darcy cuando un fluido monofsico con una viscosidad de un centipoise (cps) y una densidad de

1 gr/cc que llena completamente (100% de saturacin) el medio poroso avanza a una velocidad

de 1 cm/seg) bajo un gradiente de presin de presin de 1 atm. Como es una unidad bastante alta

para la mayora de las rocas productoras, la permeabilidad generalmente se expresa en milsimas

En 1856, Henry Darcy, como resultado de estudios experimentales dedujo la frmula que lleva su nombre , y enuncia que la velocidad de un fluido es proporcional al gradiente de presin e inversamenteproporcional a la viscosidad del fluido.

1

L

A

q q

TUBO CAPILAR

FLUIDO DE

VISCOSIDAD

P1 P2

FIG. 4 REPRESENTACIN GRFICA DONDE SE EXPLICA LA LEY DE DARCY QUE DEFINE ELMOVIMIENTO DE FLUIDOS A TRAVS DEL MEDIO POROSO, CUYA PROPIEDAD ES LAPERMEABILIDAD (K).


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Conceptos Bsicos

de darcy, milidarcys. Las permeabilidades de las formaciones de gas y petrleo comercialmente

productoras varian desde pocos milidarcys a varios miles. Las permeabilidades de calizas

intergranulares pueden ser slo una fraccin de un milidarcy y an tener produccin comercial,

siempre y cuando la roca contenga fracturas u otro tipo de aberturas adicionales naturales o

artificiales. Rocas con fracturas pueden tener permeabilidades muy altas y algunas calizas

cavernosas se aproximan al equivalente de tanques subterrneos. 1

La permeabilidad de un ncleo medida en el laboratorio puede variar considerablemente de la

permeabilidad promedio del yacimiento o parte del mismo, ya que a menudo se presentan

variaciones muy grandes en la direccin vertical y horizontal. Muchas veces la permeabilidad de

una roca que parece uniforme puede cambiar varias en un ncleo de 1 pulgada. Por lo general, la

permeabilidad medida paralela al plano de estratificacin es ms alta que la permeabilidad

vertical. Adems, en algunos casos, la permeabilidad a lo largo del plano de estratificacin vara

considerable y consistentemente con la orientacin del ncleo debido probablemente a la

deposicin orientada de partculas de mayor o menor alargamiento y a lixiviacin o cementacin

posteriores por aguas migratorias. En algunos yacimientos pueden observarse tendencias

generales de permeabilidad de un sitio a otro, y muchos yacimientos determinan sus lmites totalo parcialmente por rocas de cubierta superior. Es comn la presencia de uno o ms estratos de

permeabilidad uniforme en parte o en todo el yacimiento. Durante el desarrollo adecuado de

yacimientos es acostumbrado tomar muchos ncleos de pozos seleccionados a travs del rea

productiva, midiendo la permeabilidad y porosidad de cada pie de ncleo recuperado.1

Permeabilidad Efectiva

Es la permeabilidad de una roca a un fluido en particular cuando la saturacin de este es menoral 100%.

PA

LqK

ff

f = (5)

Donde el subndicefindica el tipo de fluido.

Permeabilidad Relativa

Es la relacin entre la permeabilidad efectiva a la permabilidad absoluta


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Conceptos Bsicos

K

KK frf = (6)

Krf= Permeabilidad relativa al fluidof

Kf= Permeabilidad al fluidof

K= Permeabilidad absoluta

Representacin de las Permeabilidades Relativas

El clculo de las permeabilidades relativas es muy til en la ingeniera de yacimientos. Las

curvas que describen como varian con respecto a las saturaciones de los fluidos muestran

factores importantes en el yacimiento en estudio.3

FIG. 5 REPRESENTACIN DE LAS PERMEABILIDADES RELATIVAS DE AGUA Y DE PETRLEODE DONDE SE PUEDEN DETERMINAR PARMETROS COMO Swc Y Soc, ADEMS DEIDENTIFICAR FASE MOJANTE DE LA ROCA.

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

%Sw

Kro

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

Krw

Kro

Krw

PERMEABILIDADES RELATIVAS

Soc

Krw

Kro

Swc


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Conceptos Bsicos

Con la curva de permeabilidades relativas, en el caso del grfico entre el agua y el petrleo,

podemos identificar cuatro puntos importantes: Swc (Saturacin de Agua Connata), Soc

(Saturacin Crtica de Petrleo), Kro (Permeabilidad Relativa del Petrleo en el punto de Swc)

y Krw (Permeabilidad Relativa del Agua en el punto de Soc) que constituyen losEnds Points o

Puntos Finales de las curvas.

Caractersticas de las Curvas de Permeabilidad Relativa

1. Para que un proceso de imbibicin (desplazamiento de petrleo por agua) la fase mojante

(fluido que tiende a adherirse a las paredes de la roca) comience a fluir se requiere alcanzar

un cierto valor de saturacin a fin de formar una fase continua. Esto se denomina Saturacin

Crtica o de Equilibrio (0 30%)

2. Para que un proceso de drenaje ocurre una saturacin equivalente de la fase no mojante (0-

15%)

3. La permeabilidad relativa de la fase mojante se caracteriza por una rpida declinacin para

pequenas disminuciones en saturaciones a valores altos de saturacin de la fase mojante

4. La permeabilidad relativa de la fase no mojante aumenta rpidamente para pequeos

incrementos de saturacin de dicha fase por encima de la saturacin de equilibrio.

5. Las sumas de las permeabilidades relativas (Kro + Krw) (Kro+Krg) representan la

interaccin mtua entre las fases, lo cual hace disminuir la suma de las permeabilidades

relativas a un valor menor de la unidad, para la mayora de los valores de saturacin.

6. En la produccin de petrleo, el agua y el petrleo fluirn a saturaciones que estarn entre los

dos puntos finales.

7. El punto de cruce entre las dos curvas en general no ocurre Sw iguales a 50% por lo que setiene que:

Si en Sw=50% => Krw Krw>Kro =Petrleo es Fase Mojante3

El agua connata no se puede producir, es una pelcula de agua adherida en las paredes de los poros que reduce el volumen que ocupa el petrleoSaturacin Irreducible es la fraccin del volumen de un fluido que no se puede producir, debido a que queda atrapado por presiones capilares y


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Conceptos Bsicos

2.4.COMPRESIBILIDAD

La compresibilidad es el cambio en volumen por cambio unitario en de presin

=P

V

VC

1(psi)-1(7)

C=Compresibilidad

V=Volumen

V/P =Cambio en Unidad de Volumen por Cambio Unitario de Presin

Las compresibilidades ms importantes en conocer son:

Compresibilidad de la Matriz

Compresibilidad de los Poros

Compresibilidad Total

Comrpresibilidad Efectiva 3

2.5.TENSIN SUPERFICIAL INTERFACIAL. PRESIN CAPILAR

Es la fuerza que se requiere por unidad de longitud para crear una nueva superficie. La tensin

superficial e interfacial es normalmente expresada en dinas/cm lo que es igual a la energa de

superficie en ergios/cm2. 3

)( CosT WOA = (8)

TA = Tensin de Adhesin

SO = Tensin Interfacial entre el slido y la fase ms liviana

SW = Tensin Interfacial entre el slido y la fase ms densa

WO = Tensin Interfacial entre los fluidos

= ngulo de contacto agua-slido-petrleo

tensiones superficiales. Saturacin Crtica de Petrleo es la mnima saturacin necesaria para que el f luido comience a desplazar.


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Conceptos Bsicos

Relacin del ngulo de contacto con la tensin de adhesin:

TA > 0 - < 90

TA 0 - 90

TA < 0 - > 90

< 90 => Mojada preferencialmente por agua (Proceso de Imbibicin) > 90 => Mojada preferencialmente por petrleo (Proceso de Drenaje) (en la figura

representada por el mercurio en laboratorio)

El desplazamiento de petrleo por agua en un yacimiento mojado por agua es imbibicin. El desplazamiento de petrleo por agua en un yacimiento mojado por petrleo es drenaje

FIG. 6 REPRESENTACIN GRFICA DE UNA GOTA DE PETRLEO ADHERIDA A UNASUPERFICIA SLIDA, CON LAS RESPECTIVAS FUERZAS PRESENTES Y EL NGULO DECONTACTO ENTRE AMBAS SUPERFICIES.

PETRLEO

SW

SO

WO

AGUA

> 90

MERCURIO

AIRE

< 90

MERCURIO

FIG. 7 EJEMPLOS DE HUMECTABILIDAD PREFERENCIAL.


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Conceptos Bsicos

Presin Capilar

El hecho de que el agua y el petrleo sean inmiscibles es muy importante. Cuando tales fluidos

estan en contactos una interfase bien definida existe. Las molculas cerca de la interfase estn

desigualmente atraida por las molculas vecinas y esto da un incremento en el nivel de energa

libre en la superficie por unidad de rea o tensin interfacial. Si la interfase es curva la presin

en el lado cncavo excede el convexo y esta diferencia es conocida como presin capilar. La

expresin general para calcular la presin capilar en cualquier punto de la interfase entre

petrleo y agua es (Expresin de Laplace): 4

+==

21

11

rrppP woc (9)

Pc= Presin Capilar (unidades absolutas)

= Tensin Interfacial

r1 y r2 = Radios de Curvatura en cualquier punto de la interface donde las presiones en el

petrleo y en el agua son po y pw respectivamente.

FIG. 8 ENTRAMPAMIENTO DE AGUA ENTRE DOS GRANOS ESFRICOS DE ARENISCA EN UNRESERVORIO DE ROCA MOJADA POR AGUA .

r1x

r2

ROCA

PETRLEO AGUA


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Conceptos Bsicos

Existe una relacin inversa entre la presin capilar y la saturacin de agua, dicha relacin es

llamada curva de presin capilar, la cual es medida rutinariamente en laboratorio. Para tal

experimento tpicamente se emplea aire vs salmuera o aire vs mercurio y la curva resultante se

convierte al sistema agua-petrleo del yacimiento.4

La curva que comienza en el punto A, con la muestra saturada 100% de agua, la cual es

desplazada por petrleo, representa el proceso de drenaje.. En el punto B o de saturacin de agua

connata existe un discontinuidad aparente en la cual la saturacin de agua no puede ser reducida

ms (saturacin irreducible), a pesar de la presin capilar que existe entre las fases. Si se tiene

que el petrleo se desplaza con agua, el resultado es la curva de imbibicin. La diferencia entre

los dos procesos se debe a la histresis del ngulo de contacto. Cuando la saturacin de agua ha

crecido a su mximo valor Sw= 1- Sor, la presin capilar es 0 (punto C). En este punto la

Pc

SwSo

0 100%100% 0

DRENAJE

IMBIBICIN

B

C ASWC 1-SOR

FIG. 9 CURVA DE PRESIN CAPILAR EN PROCESOS DE DRENAJE E IMBIBICIN


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Conceptos Bsicos

saturacin residual de petrleo no puede ser reducida a pesar de las diferencias de preisn capilar

entre el agua y el crudo.

La presin capilar tambin puede ser interpretada en terminos de la elevacin de un plano de

saturacin constante de agua sobre el nivel al cual la presin capilar es 0. La analoga es

usualmente comparada entre el levantamiento en el yacimiento y el experimento de laboratorio,

mostrado en la figura 10, donde intervienen petrleo y agua, siendo la ltima la fase mojante. 4

En el punto donde la presin capilar (Pc) es cero, se tiene que la presin del petrleo (Po) es

igual a la presin del agua (Pw). El agua se elevar en el capilar hasta alcanzar la altura H, sobre

el nivel de la interfase, cuando el equilibrio se haya alcanzado. Si Po y Pw son las presiones de

petrleo y de agua en los lados opuestos de la curva de interfase, se tiene que (unidades

absolutas):

PgHP oo =+ (10)

PgHP ww =+ (11)

Restando ambas se obtiene:

gHPPP Cwo == (12)

PETRLEO

AGUA

TUBO CAPILAR

R

r

PO

PW

H

PO=PW=P(PC=0)

ELEVACIN

PRESIN

PC

AGUA

PETRLEO

FIG. 10 EXPERIMENTO DE TUBO CAPILAR EN UN SISTEMA PETRLEO-AGUA 4


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Conceptos Bsicos

Adems considerando en detalle la geometra en la interfase del tubo capilar, si la curvatura es

aproximadamente esfrica con radio R, entonces aplicando la ecuacin de Laplace (9) r1=r2= R

en todos los puntos de la interfase. Tambin si r es el radio del tubo capilar, entonces r=RCos y

se tiene que: 4

gHr

CosPPP cwo

===

2(13)

Dicha ecuacin es frrecuentemente usada para dibujar una comparacin entre el experimento de

laboratorio explicado anteriormente y el levantamiento capilar en el yacimiento, pudiendose

definir los siguientes puntos:

Saturacin de Agua Irreducible: Es la saturacin de agua que no puede ser reducida sin

importar cuanto ms se aumente la presin capilar.

100% Nivel de Agua: Es el punto en que la mnima presin requerida de la fase mojante

desplace la fase mojante y comience a penetrar los poros mayores. Nivel de Agua Libre: Nivel hipottico donde la presin capilar es igual a cero. En este

punto no existe interfase entre los lquidos en la roca.

Zona de Transicin: Intervalo en el yacimiento entre el 100% Nivel de Agua y el punto ms

profundo de la zona ms pendiente de la curva de presin capilar.

Contacto Agua Petrleo: Esto ocurre en el tope de la zona de transicin donde la condicin

de la fase mojante cambia de continua a no continua (funicular a pendicular). La fase no

mojante se pone en contacto con la superficie slida3

Curvas de Presin Capilar Promedio. Funcin J (Leverett)

2

1

)(

=

KPcSwJ (14)

Pc= Presin Capilar (dinas/cm2)


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Conceptos Bsicos

= Tensin Interfacial (dinas/cm)

K= Permeabilidad (cm

2

)= Porosidad (fraccin)

Utilizando diferentes muestras se obtiene una valor de Jpara el yacimiento, conociendo la K, la

, y y. Se seleccionan valores de Sw y de la curva J vs Sw, se obtiene J. Repitiendo a

diferentes Sw se obtiene la curva promedioPc vs Sw para el yacimiento. 3

2.6.TORTUOSIDADLa tortuosidad es la relacin entre la longitud del tubo capilar equivalente al medio poroso (Lc) y

la longitud del medio poroso (L). 3

2

=L

Lc(15)

Lc= Distancia promedio recorrida por el flujoL = Longitud entre dos superficies donde ocurre el flujo

FIG. 11 EL MEDIO POROSO ES NO ES TOTALMENTE RECTO, POR EL CONTRARIO ES SINUOSOY LA RELACIN ENTRE LA LONGITUD TOTAL DEL MEDIO POROSO Y LA LONGITUD ENTRELAS SUPERFICIE DONDE OCURRE EL FLUJO ES TORTUOSIDAD .

L

Lc


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Conceptos Bsicos

2.7.RAZN DE MOVILIDAD

Se define como la relacin de flujo de un fluido desplazante a fluido desplazado. Si se tiene que:

Mo

w

ko

kw

L

PAko

L

PAkw

qo

qw

o

w

o

w ===

=

.

..

.

..

(16)

M = Relacin de Movilidades

w= Movilidad del Agua (Fase Desplazante)o= Movilidad del Petrleo (Fase Desplazada)

Si M>1 Relacin de Movilidad desfavorable, la fase desplazante penetra la desplazada

Si M


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Conceptos Bsicos

necesariamente tiene que ser continua. Un sistema heterogneo por ejemplo podra consistir de

agua, hielo, y vapor de agua.

Las siguientes definiciones son importantes para poder comprender las propiedades de los

fluidos:

Presin: Es la fuerza por unidad de rea ejercida por las molculas alrededor de los

materiales

Temperatura: Es una medida de la energa cintica de las molculas

Fase: Es cualquier parte homognea de un sistema que fsicamente distinta a las otras partes.

Componente: La cantidad de elementos independientes que constituyen un sistema. Por

ejemplo el gas natural, puede consistir de metano, etano, o cualquier otra combinacin

qumica, y cada uno de ellos son componentes.

Propiedades Intensivas: Son aquellas propiedades independientes de la cantidad de

materiales bajo consideracin.

Propiedades Extensivas: Son aquellas propiedades directamente proporcionales a la

cantidad de materiales bajo consideracin.

Punto Crtico de un sistema de una sola fase: El ms alto valor de presin y de

temperatura a la cual dos fases de un fluido pueden coexistir.

Punto Crtico de un sistema multifsico:Es el valor de presin y temperatura donde las

propiedades intensivas del gas y del lquido son continuas e idnticas.

Temperatura Crtica: Temperatura en el punto crtico.

Presin Crtica: Presin en el punto crtico.

Presin de Saturacin: Presin a la cual el petrleo ha admitido todo el gas posible en

solucin.

Punto de Burbujeo: Es el punto donde a una determinada presin y temperatura se forma la

primera burbuja de gas del lquido en una regin de dos fases.

Punto de Roco: Es el punto donde a una determinada presin y temperatura se forma

lquido del gas en una regin de dos fases.

Regin de Dos Fases: Es la regin limitada por el punto de burbujeo y el punto de roco.


25/175

Conceptos Bsicos

Cricondentrmico: La ms alta temperatura a la cual el lquido y el vapor pueden coexistir

en equilibrio.

Cricondenbrico: La mayor presin a la cual el lquido y el vapor pueden coexistir en

equilibrio.

Retrgrado: Cualquier regin donde la condensacin o vaporizacin ocurre de forma

contraria al comportamiento normal.

Condensacin Retrograda: Cuando el lquido se condensa bien sea disminuyendo la

presin a temperatura constante, o incrementando la temperatura a presin constante. 5

Extrado de Presentacin Reseng I Autor Jos Sierra, Halliburton

FIG. 12 SISTEMA MULTICOMPONENTE

5 00

1 0 0 0

1 5 0 0

2 0 0 0

2 5 0 0

3 0 0 0

3 5 0 0

4 0 0 0

0 5 0 1 0 0 1 5 0 2 00 2 50 3 0 0 3 5 0

5 00

1 0 0 0

1 5 0 0

2 0 0 0

2 5 0 0

3 0 0 0

3 5 0 0

4 0 0 0

0 5 0 1 00 1 50 2 0 0 2 5 0 3 00 3 5 0

Petrleo con Gas

Disuelto

PetrleoPetrleo con Gascon Gas

DisueltoDisuelto

Gas-Condensado

Retrgrado

Gas-Gas-CondensadoCondensado

RetrgradoRetrgrado

Gas en una sla

Fase

Gas enGas en una slauna sla

FaseFase

PuntoPunto

CrticoCrtico

Punto

Punto

dedeBu

rbuja

Burbu

ja

PuntoPuntodedeRoco

Roco

80%

40%

20%

10%

5%

0%

Volu

mend

eLquido

Temperatura delTemperatura delReservorio (F)Reservorio (F)

Presindel

PresindelReserv

orio

(

Reserv

orio

(psia

psia))


26/175

Conceptos Bsicos

2.8.1.RELACIN GAS DISUELTO (Rs)

Es la cantidad de gas medida en pies cbicos normales (PCN), que se disuelven en un barril de

petrleo, medido a condiciones (BN), cuando la mezcla se somete a las condiciones de presin y

temperatura del yacimiento se expresa en PCN/BN. 3

Depende de :

Presin

Temperatura

Composicin del gas y del petrleo

Tipo de Liberacin

FIG. 13 COMPORTAMIENTO DE Rs VERSUS PRESIN DE YACIMIENTO. PB ES PRESIN DEBURBUJEO

0

200

400

600

800

1000 2000 3000 4000 6000 8000 10000

pB

Rs

(PCN/BN)

Presin(lpca)


27/175

Conceptos Bsicos

2.8.2.FACTORES VOLUMTRICOS DE FORMACIN (Bo, Bg, Bt)

Factor Volumtrico del Petrleo (Bo)

El factor volumtrico de formacin del petrleo, Bo, es el volumen de la masa de petrleo a

presin y temperatura de yacimiento dividido por el volumen de la misma masa a condiciones de

superficie. El volumen de petrleo es menor en superficie comparado con el de la formacin

debido a diversos factores. El factor de merma (shrinkage) (1/Bo) es el recproco del factor

volumtrico del petrleo.

Uno de los factores que ms influye en el Bo es la cantidad de gas que viene de solucin cuando

la presin y la temperatura caen de las condiciones del yacimiento a condiciones de superficie. 5

FIG. 14 COMPORTAMIENTO DE Bo VERSUS PRESIN DE YACIMIENTO.

1.0

1.1

1.2

1.3

1.4

1000 2000 3000 4000 6000 8000 10000

pB

Bo(BY/BN)

Presin(lpca)


28/175

Conceptos Bsicos

Factor Volumtrico de Formacin del Gas (Bg)

El factor volumtrico de formacin del gas, Bg, es el volumen de la masa de gas a presin y

temperatura del yacimiento dividido por el volumen de la misma masa de gas a condiciones de

superficie. El volumen de gas es mayor en superficie comparado con el de la formacin. El gas

se expando debido a la reduccin de temperatura y presin de condicin de reservorio a

superficie. Adicionalmente, cualquier fluido producido puede contener gas inicialmente disuelto

en el mismo, pero con la reduccin en presin y temperatura el gas saldr de solucin.

Bajo condiciones normales, Vsc=1, Psc=14.7 atm, Tsc=60 oF, donde T, P y Z estn a

condiciones de yacimiento, Bg, puede ser estimada como:

P

ZTBg 00504.0= (cf/scf) (17)

Factor Volumtrico Total o Bifsico (Bt)

El factor volumtrico total o bifsico, Bt, se define como el volumen que ocupa a condiciones

de yacimiento un barril fiscal de petrleo y el gas que contena inicialmente en solucin. Puedeser estimado como : 3

)( RsRsiBgBoBt += (18)

FIG. 14 COMPORTAMIENTO DE Bt, Bo VERSUS PRESIN DE YACIMIENTO.

1.0

1.1

1.2

1.3

1.4

1000 2000 3000 4000 6000 8000 10000

pB

Bo(BY/BN)

Presin(lpca)

Bt

Bt

BoiBti =

Bo


29/175

Conceptos Bsicos

2.9.CLASIFICACIN DE LOS YACIMIENTOS EN BASE A LOS HIDROCARBUROS

QUE CONTIENEN

Yacimientos de Gas (Gas Reservoirs)

Los gases naturales consisten generalmente de 60% a 80% de metano, y el resto principalmente

compuesto de hidrocarburos gaseosos como el etano, propano, butano, y pentano. Lo menos que

un gas natural puede contener de metano es el 7%. Cuando el nitrgeno, el dixido de carbono,

sulfuro de hidrgeno, y helio estan presentes en pequeas cantidades son consideradas

impurezas, sin embargo cuando hay cantidades suficientes pueden ser usadas de forma

comercial. Los hidrocarburos que estan en condicin de vapor en el yacimiento estn

clasificados como gas, y se subdividen en tres clasificaciones: gas condensado, gas mojado, o

gas seco. 5

Yacimientos de Gas Condensado (Condensate Gas Reservoirs)

Un yacimiento de gas condensado o retrogrado existe cuando la temperatura inicial del

yacimiento est entre la temperatura crtica y cricondertrmica, y la presin inicial de yacimiento

es igual o mayor que la presin de roco. A medida que va produciendo el reservorio, la presindisminuye hasta que el punto de saturacin es alcanzado. En este punto el lquido comienza a

condensar. A medida que la presin se va reduciendo el porcentaje de lquido se incrementa

hasta un punto donde cualquier otra disminucin de presin solo se encontrar gas. Cuando se

tiene este tipo de yacimiento, el mantenimiento de la presin es fundamental para optimizar la

produccin. En condiciones de separador, aproximadamente el 25% de los hidrocarburos

presentes son lquidos, por lo tanto no es posible clasificar el yacimiento solo por los fluidos que

se producen.

La posicin relativa del punto crtico es determinado por la cantidad de hidrocarburos livianos

presentes (metano, etano, y propano) en la mezcla. Cuando los hidrocarburos livianos conforman

un alto porcentaje en la mezcla total, la temperatura crtica de la mezcla alcanzar la temperatura

crtica del componente ms liviano.


30/175

Conceptos Bsicos

Un ejemplo de un sistema de condensado es uno compuesto de un gas natural y una mezcla de

gasolina natural. La temperatura crtica de esta mezcla es tal que si le mezcla estuviera

acumulada en un reservorio, a una considerable profundidad (temperatura de yacimiento entre

100 F y 200F), el fluido se comportar como gas condensado.

Esto conduce a dos interesantes fenmenos asociados con la produccin de gas condensado: en

la medida que se drena el yacimiento, la presin del yacimiento declina y una condensacin

retrgrada isotrmica ocurre. Segundo, el fluido producido es sujeto a disminucin de presin y

de temperatura. El lquido que se produce en los separadores es el resultado de la normal

condensacin por la disminuci de temperatura. Un yacimiento de gas condensado tpicamente

tieneRelacin Gas Lquido (RGL GLR por sus siglas en ingls) de 8000 hasta 70000 scf/bbl, y

gravedades cercanas y superiores a los 40 API. 5

ReservorioReservorioReservorio

Punto CrticoPunto CrticoPunto Crtico

Presin

Presin

TemperaturaTemperatura

Pun

to

Pun

todede

burbu

ja

burbu

ja

Punto

Punto

de

dero

co

roco

Punto

Puntod

ederocoroco

L

IQUID

O

L

IQUID

O

SeparadorSeparadorSeparadorGASGASGAS

GASGASGAS

FIG. 15 DIAGRAMA DE FASES DE UN YACIMIENTO DE GAS CONDENSADO


31/175

Conceptos Bsicos

Yacimientos de Gas Rico (Yacimientos de Gas Mojado Wet Gas Reservoirs, en ingls)

Un yacimiento de gas mojado est compuesto menor porcentaje de componentes pesados que el

de gas condensado. Esto causa que el diagrama de fases sea menos ancho y que el punto crtico

est a menor temperatura que en el caso anterior. La temperatura de yacimiento excede la

temperatura crincondertmica, la cual causa que el fluido del yacimiento permanezca en una sola

fase a pesar de que disminuya la presin. Entonces la regin bifsica nunca se alcanza en el

yacimiento por lo que no se encuentran lquidos en el mismo, pero esto no quiere decir que no se

pueda producir lquido de estos yacimiento, ya que a nivel de separadores en superficie tenemos

el fluido en forma bifsica, y el lquido se condensa en el separador. Las diferencias bsicas con

los yacimientos de gas condensado son: 1.-Condensacin Retrograda Isotrmica no ocurre en

este tipo de yacimiento con declinacin de la presin. 2.-La produccin de lquido del separador

en este los yacimientos de gas rico es menor que en los de gas condensado. 3-Menos

componentes pesados estn presentes en la mezcla de gas rico.La RGL est entre 60000 scf/bbl

y 100000 scf/bbl, con gravedades superiores a los 60 API. 5


GASGASGAS

LIQUID

O

LIQUID

O



Presin

Presin


SeparadorSeparadorSeparador

FIG. 16 DIAGRAMA DE FASES DE UN YACIMIENTO DE GAS RICO O GAS MOJADO


32/175

Conceptos Bsicos

Yacimientos de Gas Seco (Dry Gas Reservoirs)

Un yacimiento de gas seco est compuesto principalmente por metano y etano con pequeos

porcentajes de componentes pesados. Tanto en el separador en superficie, como en las

condiciones iniciales en el yacimiento permanecen en una sola regin. Los hidrocarburos

lquidos no se condensan de la mezcla ni en el yacimiento ni en los separadores. El trmino seco,

en este caso se refiere solo a la falta de hidrocarburos lquidos no a otros lquidos que se puedan

condensar durante la vida productiva del yacimiento o en el proceso de separacin.


GASGASGAS

LIQUID

O

LIQUID

O




Presin

Presin


FIG. 17 DIAGRAMA DE FASES DE UN YACIMIENTO DE GAS SECO


33/175

Conceptos Bsicos

Yacimientos de Petrleo

Las mezclas de hidrocarburos que existen en estado lquido a condiciones de yacimiento son

clasificados como yacimientos de petrleo. Estos lquidos estan divididos en yacimientos de

petrleo de alto encogimiento (high shrinkage) y bajo encogimiento (low shrinkage), en base a la

cantidad de lquido que se produce en superficie. Adems de esa clasificacin existe los

yacimientos saturados y subsaturados, dependiendo de las condiciones iniciales del yacimiento.

El petrleo es considerado saturado si esta sobre o cerca del punto de burbujeo. Con una pequea

cada de presin el gas se produce del petrleo saturado. Cuando se necesita una gran cada de

presin para producir gas del petrleo, el yacimiento se considera subsaturado. A medida que se

drena el yacimiento, la presin va disminuyendo y el punto de burbujeo se alcanza, permitiendo

as que se produzca el gas que estaba en solucin.


Presin

Presin


Punto

Puntodedebu

rbuja

bur

buja

Punto

Puntodede

roco

roco



GASGASGAS

LIQUIDOLIQUIDOLIQUIDO


FIG. 18 DIAGRAMA DE FASES DE UN YACIMIENTO DE PETRLEO


34/175

Conceptos Bsicos

La qumica del petrleo es bastante compleja, un crudo puede contener varios miles de diferentes

compuestos que pertenecen hasta a 18 series diferentes de hidrocarburos. El petrleo es

generalmente descrito por su gravedad especfica, una cantidad que es fcil mente medible con

un hidrmetro flotante. La gravedad API viene definida por la siguiente ecuacin: 5

5.13160@.

5.141 =

FEspGravAPI (19)

2.10. RESERVAS DE HIDROCARBUROS. ESTIMACIONES DE RESERVA.

DECLINACIN DE PRODUCCIN

Petrleo Original en Sitio (POES)

El petrleo original en sitio (POES) es el volumen inicial u original de petrleo existente en las

acumulaciones naturales. 6

Reservas

Las reservas estn definidas como aquellas cantidades de petrleo las cuales anticipadamentes seconsideran comercialmente recuperables de una acumulacin conocida en una fecha

determinada. Todas las estimaciones de reservas involucran un grado de incertidumbre, la cual

depende principalmente de la cantidad de informacin de geologa e ingeniera confiable y

disponible al tiempo de la interpretacin de esos datos. El grado relativo de incertidumbre

conduce a clasificar bsicamente las reservas en: probadas y no probadas. Las no probadas

tienen menos certezas de ser recuperadas que las probadas y a su vez se subclasifican en

probables y posibles.

La estimacin de reservas es determinstica si es realizada basada en datos geolgicos,

econmicos y de ingeniera conocidos. La estimacin es probabilstica cuando los datos

geolgicos, econmicos y de ingeniera conocidos son usados para generar un rango de

estimaciones y las probabilidades asociadas. La clasificacin de reservas como probadas,

probables y posible ha sido la ms frecuente e indica la probabilidad de recuperarlas.

Continuamente las reservas deben ser revisadas por la informacin geolgica o de ingeniera que


35/175

Conceptos Bsicos

surgan o si las condiciones econmicas cambian. Las reservas pueden ser atribuidas a los

mtodos de energa natural y los mtodos de recuperacin mejorados, tales como mantenimiento

de la presin, inyeccin de agua, mtodos trmicos, inyeccin de qumicos, y el uso de fluidos

miscibles e inmiscibles. 6

Reservas Probadas

Las reservas probadas son aquellas cantidades de petrleo las cuales, por anlisis geolgicos y de

ingeniera, pueden ser estimadas con una certeza razonable de ser comercialmente recuperables.

Si se emplea el mtodo determinstico existe un alto grado de confiabilidad en las cantidades a

ser recuperadas. Si se emplea el probabilstico, debe existir un 90% de probabilidad que las

cantidades que se recuperen sern igual o mayor que las estimadas. En general las reservas se

consideran probadas la factibilidad de producir comercialmente esta confirmada por las pruebas

de produccin y de formacin. En el contexto, el trmino se refiere a las cantidades en reservas,

mas no a la productividad del pozo o del yacimiento. En ciertos casos, las reservas probadas

pueden ser realizadas basadas en registros de pozos y anlisis de ncleos que indican que el

reservorio tiene un importante contenido de hidrocarburo que es similar a otros reservorios en la

misma rea que se est produciendo, o ha demostrado la misma capacidad de producir deacuerdo a las pruebas de formacin.

El rea considerada como probada incluye: rea delineada por perforacin y definida por los

contactos entre los fluidos, si existe alguno, y por las porciones sin perforar del yacimiento que

indican razonablemente la existencia de reservas comercialmente explotables. Se pueden

considerar reservas probadas si existen las facilidades para el proceso y el transporte de dichas

reservas se encuentran operacionales o se estiman estarn disponibles en un tiempo de esperabreve. Las reservas en localizaciones no desarrollada reciben el nombre de probadas no

desarrolladas. Las reservas que se producen de la aplicacin de mtodos de recuperacin

mejorada se incluyen en probadas cuando: una prueba exitosa de un proyecto piloto o una

respuesta favorable de un programa en yacimientos anlogos o con propiedades roca-fluido

similares.6


36/175

Conceptos Bsicos

Reservas No Probadas

Las reservas no probadas estn basadas en las mismas tcnicas y sondeos que las probadas, solo

que las incertidumbres tcnicas, contractuales, econmicas o regulatorias, excluyen a las mismas

de ser clasificada como probadas. Las reservas no probadas a su vez pueden serprobables y

posibles. Las reservas no probables pueden ser estimadas asumiendo condiciones futuras

condiciones econmicas diferentes de aquellas que prevalecen al tiempo en que se estiman. 6

Reservas Probables

Las reservas probables son aquellas reservas no probadas que de acuerdo a las estimaciones

pertinentes parecen no ser recuperables. Cuando se aplican mtodos probabilsticos, debera

haber al menos 50% de probabilidad que se produzcan las cantidades que se recuperen sean

iguales o excedan la suma estimada de reservas probadas ms las probables. Las reservas

probables incluyen aquellas que son anticipadas a pruebas de produccin, aquellas que aparecen

en los registros pero por la falta de datos de ncleos o pruebas definitivas y las cuales no son

anlogas a las arenas productoras o al de las reas de reservas probadas, reservas atribuibles a

futuros trabajos de reacondicionamiento.6

Reservas Posibles

Las reservas posibles son aquellas reservas no probadas que de acuerdo a los anlisis parecen

menos recuperables que las probables. Empleando mtodos probabilsticos debera existir al

menos el 10% de probabilidad que se produzcan las reservas inicialmente cuantificadas. Las

reservas posibles pueden ser aquellas que podran existir ms all de las reas clasificadas como

probables, tambin las que aparecen en registros y en anlisis de ncleos pero no pueden ser

productivas a tasas comerciales.6


37/175

Conceptos Bsicos

Estimacin de Reservas

Mtodo Volumtrico

El petrleo original en sitio puede ser estimado mediante la siguiente ecuacin:

oi

oi

B

SAhN

7758= (20)

N= Petrleo Original en Sitio

A= rea en acres

h= Espesor promedio, en pies (intervalo donde hay presencia de petrleo)

= Porosidad Promedio, en fraccin

Soi= Saturacin inicial de petrleo, en fraccin

Boi=Factor Volumtrico de Formacin del Petrleo Inicial (BY/BN)

El gas original en sitio puede ser estimado mediante la siguiente ecuacin:

siNRG = (21)

G=Gas original en sitio, pies cbicos normales (scf)

N=Petrleo original en sitio, barriles normales (BN)

Rsi= Solubilidad inicial del gas en el petrleo (scf/bn)

El gas libre original en sitio

gi

gi

B

SAhG

43558= (22)

G=Gas original libre en sitio, pies cbicos normales (scf)

Sgi= Saturacin inicial de gas, en fraccin

Bgi=Factor Volumtrico de Formacin del Gas Inicial (cf/scf)

H= Espesor promedio, en pies (intervalo donde hay presencia de gas)


38/175

Conceptos Bsicos

Correlaciones API

La correlacin API para el clculo de la eficiencia de recobro para yacimientos por empuje de

gas viene dada por (arenas, areniscas, rocas carbonticas) :

( )1741.0

3722.0

0979.01611.01(

815.41

=

Pa

PbxSwix

kx

Bob

SwiE

ob

R

(23)

ER= Eficiencia de Recobro, % del petrleo

= Porosidad, Fraccin

Swi= Saturacin de agua intersticial en la fraccin de espacio poroso

Bob= Factor Volumtrico de Formacin del Petrleo (BY/BN)

k = Permeabilidad Absoluta, darcy

o= Viscosidad del Petrleo en el punto de Burbujeo, cps

Pb= Presin de Burbujeo, psia

Pa= Presin de Abandono, psia

La correlacin API para el clculo de la eficiencia de recobro para yacimientos con empuje de

agua viene dada por (arenas y areniscas):

=

Pa

PixSwixwi

kx

Boi

SwiE

OI

R

1903.0

0770.00422.0

)()1(

898.54

(24)

ER= Eficiencia de Recobro, % del petrleo

Boi= Factor Volumtrico Inicial de Formacin del Petrleo (BY/BN)

wi= Viscosidad Inicial del Agua, cp

oi= Viscosidad Inicial del Petrleo, cp

Pi = Presin Inicial del Yacimiento, psia 2


39/175

Conceptos Bsicos

Ecuaciones de Curva de Declinacin

Una expresin generalizada para la declinacin de la tasa puede ser como sigue:

nKqq

dt

dq

D == (25)

D= Indice de Declinacin

q= Tasa de produccin, barriles por da, mes o ao

t= Tiempor en das, mes o aoK= Constante

n= Exponente

La declinacin puede ser constante o variable en el tiempo, teniendo principalmente tres formas

bsicas para la declinacin de la presin

Declinacin Exponencial/Constante

t

qi

qt

D

=

ln

(26)

n=0, K=Constante

qi= Produccin Inicial

qt= Produccin al tiempo t

Las relaciones tiempo tasa, y tasa acumulados, vienen dadas por:

Dteqiqt = . (27)D

qtqiQt

= (28)

Qt= Produccin Acumulado al tiempo t

Otra ecuacin de declinacin exponencial es:


40/175

Conceptos Bsicos

qi

qD

= (29)

Siendo q la razn de cambio de la tasa para el primer ao. En este caso, la relacin entre D y D

viene dada por:

)1ln(1ln Dqi

qD =

= (30)

Declinacin Hiprbolica

nKqq

dt

dq

D == (01) (31)

Esta ecuacin es idntica a la expresin general de declinacin, a excepcin de la constante n.

Para las condiciones iniciales se tiene que:

n

iq

DiK= (32)


nitnDqiqt

1

)1(

+= (33) yi

n

t

n

i

n

i

Dn

qqqQt

)1(

)( 11

=

(34)

Donde Di es la declinacin inicial.


41/175

Conceptos Bsicos

Declinacin Armnica

Kqq

dt

dq

D == (35)

Para n = 1

Para las condiciones iniciales se tiene que:

qi

DiK= (36)


)1( tD

qiqt

i+= (37) y

qt

qi

Di

qiQt ln= (38)

Tanto el modelo exponencial como el modelo armnico, son casos especiales de la declinacin

hiperblica. 2

Estimacin de Reservas por Balance de Materiales.

Reservorios de Petrleo

La base del balance de materiales es la ley de la conservacin de la masa (la masa no se crea ni

se destruye). Matemticamente, la expresin general, de balance de materiales puede describirse

tal como sigue:

Volumen Recuperado= Exp. Petr. + Gas Orig Dis. + Exp Capa de Gas + Reduccin del

Volumen de Hidrocarburo por agua connata +Influjo Natural del Agua. (39)

El balance de materiales como una ecuacin lineal, viene dada por :

) efwg WEmEENF +++= 0 (40)


42/175

Conceptos Bsicos

Donde:F = Volumen Recuperado (BY) puede ser igual a

) giwiwpgspop BGBWBWBRRBN ++= (41)

giwiwpgsiptp BGBWBWBRRBN ++= (42)

y,

Np = Produccin de petrleo acumulado, BN

Bo = Factor Volumtrico de Formacin del Petrleo, BY/BN

Rs = Gas en Solucin del Petrleo, cf/BN

Bg = Factor Volumtrico de Formacin del Gas BY/SCF

Wp = Produccin de Agua acumulada, BN

WI = Inyeccin de Agua acumulada, BN

Gi = Inyeccin de Gas acumulada, cf

Rp = Relacin de gas y petrleo acumulado, Produccin de gas aculmulado sobre Produccin de

petrleo acumulado, cf/BN

N = Petrleo original en sitio, BN

Eo = Expansin de petrleo y gas original en solucin, BY/BN , es igual a :tit BB = (43)

( ) ( ) gssioio BRRBB += (44)

( ) gssiot BRRBB += (45)

=m Fraccin del volumen inicial de la capa de gas, es igual a

PetroleodezonalaenrosHidrocarbudeInicialVolumen

GasdeCapalaenrosHidrocarbudeInicialVolumen

________

________= (BY/BN) (46)

Eg = Expansin de la capa de gas, BY/BN, igual a

= 1

gi

g

oiB

BB (47)

Efw =Expansin del agua connata y reduccin del volumen poroso, BY/BN, igual a


43/175

Conceptos Bsicos

( ) PS

CSCBm

wi

fwiw

o

++=

11 (48)

Cw,Cf= Compresibilidad del agua y de la formacin respectivamente, psia-1

Swi = Saturacin Inicial de Agua, en fraccin

p = Caida de presin , psi

We = Influjo acumulado de agua natural BY, igual a

= US(p,t) (49)

donde

U = Constante de acufero, BY/psi

S(p,t) = Funcin de acufero

Wang y Tesdale listaron constantes teoricas y la funcin U para distintos tipos de acuiferos.

La ecuacin de balance de materiales puede ser usada para estimar el petrleo original en sitio

por el cotejamiento del comportamiento de la historia de produccin y predecir la futura curva de

produccin.

Para una yacimiento con empuje de gas, donde no hay una capa de gas inicial (m=0), no hay

inyeccin de gas(Gi = 0), ni agua,(Wi = 0), y no existe influjo natural de agua (we= 0), la

ecuacin de balance de materiales puede ser reducida a:

wpgsiptp BWBRRBN ++ ( )

++= P

S

CSCBBBN

wi

fwiw

oitit 1(50)

Para el punto de presin de burbujeo (por debajo de la saturacin del petrleo), se tiene que

sisp RRR == , oiti BB = y ot BB = (51)

Luego, despreciando la produccin de agua, la ecuacin se reduce a :


44/175

Conceptos Bsicos

pCB

B

N

Ne

o

oip

= (52)

Donde :

( )wi

fwwoo

eS

CSCSCC

++=

1(53)

So = Saturacin de petrleo, en fraccin

Co = Compresibilidad del petrleo.

Si el POES es conocido , la ecuacin 52 puede ser usada para calcular la futura produccin, con

las sucesivas caidas de presin a partir de la presin inicial.

Por debajo del punto de burbuja , y despreciando la produccin de agua y la compresibilidad de

la roca , la ecuacin se reduce a :

( ) gsipttitp

BRRB

BB

N

N

+

= (54)

La determinacin de la futura produccin requiere no solo la solucin de la ecuacin, sino

tambin de las subsiguientes ecuaciones para saturacin de lquidos, relacin gas-petrleo

producido, y la produccin de gas acumulado dadas como sigue a continuacin:

( )wi

oi

op

o

SB

B

N

NS

= 11 (55)

+=

ro

rg

g

o

g

o

sB

BRR

(56)

==p

p

p

p

t

p

pN

NR

N

RdN

N

GR

0 (57)

Donde :


45/175

Conceptos Bsicos

o,g = Viscosidad del gas y el petrleo respectivamente, cps

rg,ro= Fraccin de permeabilidades relativas del gas y el petrleo respectivamente.

La soluciones simultneas de balance de materiales y las ecuaciones subsidiarias son requeridas

sobre el paso del tiempo o pasos de presiones correspondientes.

Reservorio de Gas

La ecuacin de balance de materiales como ecuacin lineal queda como sigue a continuacin:

) efwg WEEGF ++= (58)

Donde :

F = Volumen Recuperado, BY

wpgwgp BWBG +=

Gwgp = Produccin de gas acumulado, scf

cpcp FNG +=

Gp= Produccin Acumulada de Gas Seco scfNpc= Produccin Acumulada de condensado, BN

Fc= Factor de conversin para condensado, scf/BN, igual a :

c

c

M

79.132= (59)

c = Gravedada especfica de fluido (en este caso podra ser para condensado), igual a :

PIo+=

5.131

5.141(60)

Mc= Peso molecular de condensado, igual a:

9.5

6084

=

APIo(61)

G = Gas original en sitio. scf

Eg = Expansin del gas , BY/scf, igual a:

gig BB = (62)

Efw = Expansin del agua connata y reduccin del volumen pororso, BY/PCN, igual a :


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Conceptos Bsicos

( )PPCB iegi = (63)

pS

CSCBwi

fwiw

gi

+=

1(64)

p= Presin inicial de yacimiento Presin promedia del yacimiento, psia, igual a :

PPi = (65)

We = Influjo de agua acumulada, BY

( )tpUS ,= (49)

U = Constante de acuifero, BY/psi

S(p,t) = Funcin de acuifero, psi.

Para estudiar la deplecin de un reservorio, We y Efw pueden ser despreciados. Luego

considerando, la no presencia de agua ni produccin de condensado, la ecuacin de balance de

materiales general , puede reducirse a una expresin mas sencilla, tal como sigue:

=

G

G

z

p

z

p p

i

i 1 (66)

Si se grfica p/z Vs Gp, se obtendr una lnea recta. El GOES puede ser obtenido por

extrapolacin de la lnea hasta el corte con el eje Gp. La ecuacin previa puede ser usada

directamente para calcular la futura produccin de gas correspondiente a la presin dada. Si la

presin de abandono es conocida, esta esta ecuacin tambin puede ser usada para estimar la

ultima produccin de gas. 2


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3. INTRODUCCIN GEOLOGA

La geologa es la ciencia que estudia el origen, historia y estructura fsica de la tierra. Esta

ciencia es esencial para la industria petrolera ya que la mayoria del petrleo es encontrado dentro

de las rocas.

La geologa trata de responder tales preguntas, como cuan vieja es la tierra, de donde proviene su

composicin. Para hacer esto se realizan una serie de estudios basados en la eviidencia de

eventos ocurridos hace millones de aos, tales como: terremotos y erupciones volcanicas.

Esta de igual forma se encarga de estudiar la composicin de la tierra la cual se form hace 4.55

billones de aos por una nube de polvo csmico. El calor origin que los elementos radiactivos

se fundieran. Los componentes, en su mayora hierro y nquel descendieron al centro de la tierra

formando un ncleo. Los gelogos creen que el ncleo esta formado por dos partes, una parte

interna denominada ncleo slido y una externa denominada ncleo lquido, ambas partes son

muy calientes, densas y se hallan sometidas a altas presiones, seguido a esto se forma una capa

de minerales, denominada manto, la cual se halla por encima del ncleo externo y por ultimosobre este manto se forma una corteza de roca producto de la solidificacin de minerales ricos en

aluminio, slice, magnesio y otros.

En el ambito petrolero la geologa se basa en el estudio de las rocas que contienen petrleo y gas,

particularmente aquellas con suficiente petrleo , para ser comercialmente explotado.

Antes de continuar resulta importante aclarar lo que es un yacimiento de petrleo ya que muchos

son los que piesan que un yacimiento es como un ro fluyendo de un banco a otro, lo cual esta

muy lejos de la realidad ya que un yacimiento de petrleo es una formacin de roca que contien

petrleo y gas al lgual como una esponja contiene agua y su tamao depender de la cantidad de

petrleo y gas que contenga.


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3.1 GEOLOGA ESTRUCTURAL

La deteccin de los yacimientos petrolferos se halla limitada debido a que estos no pueden

aflorar a la superficie lo que hace necesario una serie de estudios que generalmente comprende

tres etapas sucesivas: geologca, geofsica y de sondeo, siendo la geloga la ms importante y la

menos costosa de las tres ya que los estudios geolgicos previos permiten indicar o confirmar la

posible existencia de petrleo acumulado, antes de proceder a la perofracin de pozos destinados

a su extraccin.

La exploracin petrolfera, y en particular la geologa estructural, tiende con las tcnicas que

dispone, a:

Localizar un emplazamiento favorable para la acumulacin de petrleo o gas, dondeimplantar un sondeo.

Reconocer en el curso del sondeo, la presencia de hidrocarburos en los terrenosatravesados por la broca.

Del primer objetivo, se ocupa la Geologa de Superficie, mientras que, el segundo pertenece a la

Geologa del Subsuelo.

EXPLORACIN GEOLOGICA DE SUPERFICIE

Esta se fija dos metas principales:

1. Reconocer la presencia y determinar la naturaleza de las facies favorables para la gnesis yacumulacin de hidrocarburos y fijar su posicin en la serie sedimentaria.

2. Develar y localizar las trampas y determinar con mayor precisin posible, su geometra.

Esta se fundamenta en Bsquedas Estratigrficas y Estudios Estructurales.


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Bsquedas estratigrficas: Se basan en mostrar informacin sobre la naturaleza ypotencia de los diferentes terrenos sedimentarios encontrados, as como sus posiciones relativas.

La informacin se obtiene tomando muestras sistemticamente, para su posterior estudio en el

laboratorio, con el fin de conocer las caractersticas petrogrficas, petrofsicas, geoqumicas y su

contenido en microfauna. Estas investigaciones permiten hacerse una idea del valor petrolfero

de la serie sedimentaria.

Estudios estructurales: Tienen por objetivo la bsqueda de trampas estructurales ya queson las nicas accesibles a la geologa de superficie. El procedimiento de dicha bsqueda se basa

en el levantamiento de un mapa geolgico clsico o en algunos casos donde este no es suficiente

se debe completar con un mapa estructural.

EXPLORACIN GEOLOGICA DEL SUBSUELO

Una vez que se elige la localizacin de un sondeo de exploracin, queda por descubrir

rpidamente la presencia de petrleo o de gas en las rocas-almacn atravesadas.

Teniendo en cuenta que el sondeo es una operacin muy costosa, es necesario obtener el mximo

de datos geolgicos que sern indispensables para el desarrollo posterior de la investigacin.

Estos datos como por ejemplo: Deteccin de indicios, recoleccin y utilizacin de muestras,

entre otros, se obtienen por medio de la geologa de subsuelo.

Esta se fundamenta en el Control Geolgico de Sondeo e Interpretacin de Datos.

Control geolgico de sondeo: Es la base de toda la geologa de subsuelo. Dependede la precisin y fidelidad de sus observaciones as como tambin de la calidad de las

interpretaciones posteriores. Es igualmente el gelogo residente en el sondeo, quien debe

prever la proximidad del objetivo del sondeo, utilizando para ello los datos sobre la

geologa local, aportados por los estudios del terreno.


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Interpretacin de datos: Con la utilizacin conjunta de los diversos prmetrosfsicos obtenidos por los registros y las observaciones directas recogidas de las muestras,

es posible obtener un conocimiento muy detallado de la serie estratigrfica atravesada por

el sondeo, como por ejemplo: Edad de las formaciones, naturaleza petrogrfica,

caracteres petrofsicos, contenido de fluidos, etc.

3.1.1 FALLAS

Las fallas ocurren cuando una superficie rocosa se fractura y ocurre un desplazamiento de las

partes una relacin a la otra. La presencia de una falla es de importancia para los gelogos ya

que estas afectan la localizacin del petrleo y las acumulaciones de gas ya que un

desplazamiento de las partes puede ocasionar el movimiento de la roca que contiene los

hidrocarburos de su ubicacin original.

TIPOS DE FALLAS

Falla Normal: Estas presentan un desplazamiento principalmente vertical y se dan cuando lasuperficie de fractura esta inclinada hacia el bloque deprimido.

Falla Inversa: Estas fallas al igual que las normales presentan un desplazamiento

principalmente vertical y se dan cuando la superficie de la falla esta inclinada hacia el bloque

Figura 1: Falla Normal.


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levantado. Una falla de este tipo puede pasar a ser un cabalgamiento, cuando el ngulo de

inclinacin de su plano tiende hacia la horizontal.

3.1.2 TRAMPAS

Las trampas son todas aquellas anomalas geolgicas que detienen la migracin del pertleo y

produce su acumulacin, su origen puede ser tectnico, estratigrfico o litolgico.

CLACIFICACIN DE LAS TRAMPAS

TRAMPAS ESTRATIGRFICAS

Se originan debido a fenmenos de tipo litolgico (perdida de permeabilidad), sedimentario

(acunamientos, lentejones, arrecifes) y paleogrficos (acunamientos de erosin, paleocadenas).

Se consideran dentro de esta categora las trampas que no aparecen relacionadas con estructuras

claramente difinidas, tales como las que se encuentran en los flancos de los pliegues, arrecifes,trampas secundarias, etc. Dentro de estas se pueden destacar:

Trampas lenticulares: Son trampas que se forman en masas lenticulares, mas o menosextensas y complejas, de arenas o areniscas que pasan lateralmente a margas, arcillas u otras

rocas impermeables.

Figura 2: Falla Inversa.


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Trampas en arrecifes : Son trampas que se forman bajo determinadas circunstanciasdonde algunos organismos coloniales pueden dar lugar a una formacin biohermal. Estas

formaciones estn constituidas por calizas que a su ves estn constituidas por los organismos,

por el hecho de estar constituidas por los esqueletos de los organismos en posicin de vida,

presentan numerosos huecos y por consiguiente porosidad elevada, por lo que si aparecen

cubiertas por formaciones impermeables pueden constituir excelentes almacenes.

TRAMPAS ESTRUCTURALES Son aquellas donde intervienen principalmente factores

tectnicos, pliegues, fallas, y sus combinaciones.

Figura 3: Trampa Lenticular.

Figura 4: Trampa en arrecife.


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Trampas en fallas: Son trampas que se forman por el desplazamiento de un cuerpo rocosoa lo largo de la lnea de falla. Este tipo de trampas depende de la efectividad del sello y de la

permeabilidad de las capas.

3.1.3 ANTICLINALES, SINCLINALES

Este tipo de trampas entra dentro de las estructurales y son las que se conocen con mas

antiguedad., son tambin las mas simples y las que corresponden mas exactamente a la

definicin general de trampa. En estas los estratos que originalmente se encuentran horizontales

se pliegan en forma de arcos o domos ocasionando que los hidrocarburos migren desde abajo

por medio de las capas permeables y porosas hacia el tope de la estructurales.

Figura 5: Trampa en falla.


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3.2 GEOLOGA SEDIMENTARIA

La geologa sedimentara se encarga de estudiar el origen, yacimientos, movimientos y

acumulaciones de los hidrocarburos, con el fin de aplicar estos conocimientos a su bsqueda,

descubrimiento y explotacin comercial.

3.2.1 AMBIENTES SEDIMENTARIOS

AMBIENTE FLUVIAL

El ambiente fluvial comprende:

Canales de ro

Canal rectilineo: Estos canales son raros y su profundidad es variable, por lo cual la lneade mxima profundidad se mueve continuamente por todo el cauce de una orilla a otra. En la

zona opuesta a la lnea de mxima profundidad se forman barras debido a la acumulacin de

material.

Figura 6: Trampa en Anticlinal.


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Canal meandriforme: Los meandros son curvas pronunciadas que se forman en canales dependiente baja. Su baja energa los obliga a tomar una trayectoria curvilnea, la cual representa el

camino de menor resistencias al flujo de corriente. La acumulacin de material se les denomina

barra de meandro.

Canal entrelazado: La formacin de estos es favorecida por una pendiente moderada arelativamente alta. Estos poseen suficiente energa para formar un cauce rectilneo, el cual esta

formado por un cauce principal dividido internamente por cauces secundarios por barras de

sedimentos depositadas por la misma corriente.

Barras

Thalweg

Barras de Meandro

Figura 7: Canal Rectilneo. Las Barras se dpositan a uno y otro ladodel thalweg, (lnea de mxima profundidad).

Figura 8: Canal Meandriforme. La sedimentacin procede en el lado convexodel meandro (rea punteada), mientras que hay erosin en el lado opuesto.


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Llanura aluvial

Esta es una zona plana ubicada a ambos lados del ro. Esta cubierta por las aguas de

inundacin durante las crecidas de los ros, el cual lleva sedimentos hasta esta zona. Este tipo

de ambientes es favorable para la acumulacin de hidrocarburos.

Dique Natural: Estos se forman por los depsitos de arena fina y lodo en las margenes delro, cuando el agua desborda el canal. Este en un cuerpo sedimentario de poco relieve

topogrfico por lo que no es buen prospecto como almacenador de hidrocarburos.

Barras de Sedimentos

Dique Natural

Figura 9: Canal Entrelazado.El cauce principal se divide en corrientes individualesseparadas por barras de sedimentos dpositados por el mismo ro.

Figura 10: Dique Natural. Cuerpo sedimentario alargado y depoco relieve topogrfico.


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Abanico de ruptura: Se forman cuando ocurre una ruptura del dique natural. Estos soncuerpos arenoso que dismnuyen gradualmente hasta desaparecer a medida que se alejan del canal

fluvial. Las relaciones de facies de estos los hacen buenos prospectos para las acumulaciones de

hidrocarburos.

AMBIENTE DELTAICO

Un delta se forma donde un ro trae al mar mas sedimentos de los que las olas y corrientes

litorales pueden distribuir hacia otras reas. En los deltas existen tres zonas de acumulacin

sedimientaria que son:

Llanura deltaica9 Canales distributarios9 reas interdistributarias9 Bahas interdistributarias9 Dique natural9 Marismas

Zona proximal. Zona Media. Zona Distal.

Figura 11: Abanico de ruptura.


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Frente deltaico9 Barras de desembocadura9 Islas marginales9 Depositos de playa.

Prodelta

El tipo de delta depender de la magnitud del aporte de sedimentos a la costa y su distribucin

por las olas, mareas y corrientes litorales. De esta manera, segn el tipo de energa

predominante, se pueden distinguir:

Delta con dominio fluvial

Este se caracteriza por un ro principal que se divide en numerosos canales distributarios los

cuales transportan agua y sedimentos hacia el mar.

Canales Distributarios

BahasInterdistributarias

Figura 12: Delta dominado por el ro o digiforme. Ntese las bahasinterdistributarias en el frente deltaico.


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Delta con dominio de oleaje

En este caso el material sedimentario aportado al mar por los canales distributarios es

distribuido lateralmente por las corrientes litorales, formandose un frente deltaico constituido

por lomas de playa las cuales a medida que el delta avanza hacia el mar son cortadas por

canales distributarios.

Delta con dominio de marea

En este ambiente el material aportado por los canales distributarios es retrabajado por las

corrientes de marea, que es la energa dominante de la costa. En este tipo de deltas la llanura

deltaica esta contituida por dos zonas divididas por la linea de marea alta, por lo que habr en

la llanura deltaica un sector no afectado por la marea, denominado llanura deltaica con

dominio fluvial y otro sector cubierto periodicamente por la marea el cual se denomina

llanura deltaica con dominio de marea.

Frente deltaico

Lomas de playa

Figura 13: Delta dominado por el oleaje. En este el material arenoso estransportado a lo largo de la linea de costa por la deriva litoral, para formar las

lomas de playa.


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AMBIENTE COSTERO

El ambiente costero, tambien denominado proximo- costero, o ambiente no deltaico, comprende

los modelos de costa firme, cordon litoral laguna y llanura de marea. Las caractersticas de losdepsitos costeros dependern del tipo de energa predominante en la linea de costa, por lo que

se pueden distinguir:

Marisma

Laguna

Delta de marea lagunar

Delta de marea marino

Cordn litoral

Llanura de marea.

Washover

Figura 15: Rasgos geommfologicos del ambiente costero en un modelo cordn litorallagunar, donde pueden observarse dos pasajes de marea con sus correspondientes

depositos arenosos.

Figura 14: Delta dominado por la marea. Las barras de marea se desarrollanperpendiculares a la linea de costa, o sea, mas o menos paralelas al canal del

ro.

Barras de marea

Canales de marea.

Frente deltaico

Llanura deltaica con

dominio fluvial


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Costas con dominio de oleaje

En las costas dominadas por el oleaje, la arena es transportada paralelamente a la costa por la

accin de la deriva litoral, formandose las playas de costa firme y los cordones litorales con sus

correspondientes lagunas litorales. Este modelo de costa est sometido a la accin de la marea,

pero en muy baja intensidad.

Costas con dominio de marea

En las costas dominadas por la marea se forman los denominados estuarios, los cual nacen en la

desembocadura de un ro ocacionando que esta se ensanche y tome forma de embudo debido a la

accin de la corriente de marea, ya que estas son las que hacen retroceder peridicamente el agua

del ro hacia el continente.

AMBIENTE MARINO

El ambiente marino esta comprendido por tres sub-ambientes.

Ambiente Nertico o Plataforma.9 Plataforma interna.9 Plataforma media.9 Plataforma externa.

En este normalmente se acumulan arcillas ya que las arenas permanecen en el ambiente costero

hasta una profundidad equivalente al limite de accin del oleaje.

.

Ambiente Batial o Talud Superior9 Talud superior.9 Talud medio.9 Talud inferior


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En este el material arenoso que llega puede ser transportado hacia la cuenca marino profunda ya

sea a tves de canones submarinos o a causa de derrumbes de sedimentos deltaicos o costeros.

Ambiente Abisal o Cuenca Marino profunda.

En este se originan acumulaciones de arena y arcilla que se depositan en forma de abanicos

submarinos.

EXPLORACIN DEL PETRLEO

La exploracin del petrleo anteriorente se basaba en la suposicin y la buena suerte. En la

actualidad se emplean una serie de tcnicas. Hoy en da la geologa estudia la superficie y el

subsuelo con el propsito de descubrir petrleo y gas. El uso de la fotogrfia aerea, imagenes de

satelite y varios instrumentos geofsicos, proveen informacin que ayuda a determinar donde

perforar un pozo exploratorio, una vez perforado el pozo, se analizan los fragmetos de rocasprovenientes de la misma asi como tambien las muestras de ncleos de igual forma se corren en

el hoyo herramientas especiales para obtener mayor informacin de las formaciones

subterraneas, una vez que esta informacin es examinada, analizada , correlacionada e

interpretada es posible localizar con gran exaptitud una acumulacin de hidrocarburos para su

explotacin.

Estudios geogrficos de superficie

En un rea inexplorada, primero se estudia la topogrfia, y los rasgos de la superficie de la

tierra. Algunas veces es posible deducir las caracrteristicas de las formaciones subterraneas y la

mayoria de las estructuras de la superficie.

Esta se basa en un estudio geologico detallado, a escala regional y sobre todo local, encaminado

a conocer datos relativos a la constitucin estratigrfica y petrogrfica del terreno y a su


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tctonica, lo que permite deducir la existencia en el subsuelo de estructuras geolgicas

adecuadas capaces de almacenar petrleo; presencia de rocas de porosidad adecuada, permeables

intercaladas entre otras impermeables, presencia en la regin de rocas petroligenas, capaces de

haber contenido petrleo durante su proceso de formacin (roca madre); historia geolgica de la

regin que permita prever las posibilidades de migracin y eventuales escapes y por ultimo, los

indicios superficiales de que en el subsuelo existe realmente acumulado perleo.

Fotogrfia aerea e imagenes de sateliteLa fotogrfia aerea permite reconocer muy rpidamente una gran regin, de igual forma permite

obtener un mapa geologico detallado, en el que esten representadas las diversas formaciones, su

extensin regional y diversas direcciones estructurales, a lo largo de las cuales podemos

encontrar los yacimientos petrolferos.

Las imagenes de satelites son empleadas por los geologos para detectar la presencia de arcillas

frecuentemente aosciadas a depsitos de minerales. El sensor del satelite explora grandes areas

de la tierra y envia por medio de implusos electronicos imagenes de la tierra las cuales son

recividas en una estacin para luego ser procesadas punto por punto y poder asi obtener la

informacin de posibles localizaciones de depsitos comerciales de petrleo.

Prospeccin geogfsica

La geofisica es el estudio de la fsica de la tierra, de los oceanos y de la atmofera. La geologa

del petrleo muestra el magnetismo, gravedad y especialmente las vibraciones sismicas de la

tierra.

Los mtodos geofsicos consistenten esencialmente en la medicin de constantes fsicas(densidad, caracteristicas magnticas, rigidez) de las rocas del subsuelo desde la superficie, que

nos ilustran sobre cuales son los materiales petreos existentes en el subsuelo. Y como estan

dispuestos, para obtener indirectamente datos que confirmen las supuestas condiciones

favorables deducidas del estudio geolgico. Los principales mtodos empleados en esta son:

Mtodo gravimtrico: Este es un mtodo de reconocimiento mediante el cual se mide ladensidad de los sedimentos existentes en la cuenca sedimentaria. Teniendo en cuenta la variacin


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regional, se pueden determinar las anomalas que se aparten de dicha curva, y as, por ejemplo

los domos y diapiros salinos daran una anomala negativa por su menor densidad, mientras que,

las intrusiones volcanicas daran anomalas positivas.

Mtodo magntico: Este al igual que el gravimtrico, es un mtodo de reconocimiento.Por medio de este se mide la intensidad magntica de los sedimentos, pudiendose determinar la

situacin del basamento magntico de la cuenca, y las anomalas que, por ejemplo se pueden

interpretar: negativas, las cuales se producen por anomlas en los espesores de sedimentos y las

positivas por intrusiones de rocas magnticas.

Ambos mtodos se pueden registrar por estaciones terrestres, por medio de vehculos o desde el

aire, realizando en este caso una malla cuya densidad vara segn el detalle que se pretenda

obtener.

Mtodo ssmico: Es el mas comunmente empleado para la determinacin detallada enuna zona de anomalas. Para ello, se provoca una tanda de explosiones a lo largo de la lnea de

prospeccin. Originando una serie de ondas ssmicas que penetran el subsuelo, reflejandose enlas diversas capas sedimentarias siendo luego recogidas en superficie por aparatos especiales

(gefonos). En funcin de la velocidad de penetracin de las ondas ssmicas (que depende de la

litologa) y del tiempo empleado hasta volver a superficie, se puede interpretar la profundidad a

la que se hallan las distintas formaciones y su estructura, por ejemplo, un anticlinal. Realizando

varias ondas ssmicas se puede obtener multitud de datos de la estructura que se est

investigando., que al representarlos grficamente permiten obtener el mapa estructural detallado.


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Es necesario tener muy presente que la prospeccin geofsica precisa un estudio geolgico

detallado, sin el cual los datos numricos deducidos por los mtodos geofsicos (densidades,

intensidad magntica, modulo de rigidez, velocidad de propagacin, etc), no pueden ser

debidamente interpretados, pues ellos, en si mismos, no tienen un significado concreto. Es decir,

que de slo los datos obtenidos por la prospeccin geofisica no es posible deducir la presencia

de petrleo en el subsuelo, como erroneamente se suele pensar muchas veces.El prposito

principal de llevar a cabo un exploracin tanto a nivel de sueprficie como de subsuelo aplicando

los mtodos antes descritos es con el fin de determinar las estructuras geolgicas del rea bajo

estudio. Una vez que toda la informacin es interpretada se generan mapas donde se pueden

dibujar estrcturas geolgicas y espesores de formaciones. Ellos pueden adems mostrar los

angulos de una falla y donde se intersectan formaciones. Entre los tipos de mapas, se tienen :

O EO E

Figura 16: Corte Ssmico


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Mapas estructurales: La generacin de estos mapas es relativamente sencilla y se basa enla generacin de una malla homognea a partir de los valores de tiempo obtenidos a nivel de los

reflectores de interes, y a su posterior interpolacin para la generacin de contornos de

isotiempos. Cualquier discontnuidad en los datos como por ejemplo, fallas, plegamientos, etc,

deben ser ubicados e incorporados en la generacin de los mapas finales.

Pozos inyectores.

N

Pozos Productores de petrleo.

Cotas

-15000

-14000

ANG-2

ANG-1

-16000

Pozos inyectores.

N


Cotas

-15000

-14000

ANG-2

ANG-1

-16000

N


Cotas

-15000

-14000

ANG-2

ANG-1

-16000

Figura 17: Mapa Estructural


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Mapas de litofacies: En este se muestran las caractersticas de las rocas y como varianverticlamente y horizontalmente dentro de la formacin. Este tipo de mapas tienen contornos que

representan las variaciones en la proporcion de las arenas, arcillas y otros tipos de rocas en la

formacin.

Figura 18: Mapa de FaciesFigura 18: Mapa de Facies


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Mapas isopacos: Este se elabora graficando la diferencia en los tiempos de los reflectoresdel tope y la base de la unidad de interes. Los cambios en estas diferencias indican variaciones

en los espesores de una formacin. Con estos de igual forma se pueden estimar cuanto petrleo

remanente hay en una formacin.

Figura 19: Mapa Isopaco de Arena Neta


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Sondeo Mecnico

Un sondeo mecnico consiste en una perforacin del terreno generalmente vertical. Siendo esta

etapa de la prospeccin petrolfera la mas c

Manual de Yacimientos HALIBURTON

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